サボテンセルエキストラクトの育毛作用と成分分析
星薬科大学

柴藤淳子

In recent years, the population of people with thinning hair has been increasing due to a variety of reasons, including
stress from work, relationships, diet, etc. Since hair greatly influences one's appearance and age, interest in hair growth in thehair care market is growing among both men and women. Since the psychological impact of thinning hair is particularly serious, the development of an effective hair-growth product will contribute to the maintenance and improvement of consumers'
mental and physical health, and thus an epoch-making hair-growth product is expected to be developed. However, in reality
there are few products that provide sufficient hair-growth effects and for which the scientific basis for the hair-growth effects
has been clarified. Moreover, the problematic side effects caused by chemical substances in ‘hair growth products’ remains aserious issue that cannot be ignored.
We have been paying attention and researching since long on the hair-growing effects of cactus cell extracts obtained
through low-temperature vacuum extraction. Compared to the conventional steam distillation method, the cell extract obtained by low-temperature vacuum extraction is 100% plant-derived, and we believe that it can contribute to the provision ofmaterials for hair-growth agents with high safety. Since ancient times, Japanese women have valued the beauty of their hair.
Since beautiful hair has always been a longing of women, we hope to develop hair growth products that also care for beautiful hair by clarifying the mechanism of action of cactus cell extract on hair growth and the ingredients involved in nurturing
beautiful hair.

1．緒言

2. 方

近年、仕事や人間関係などのストレスによる薄毛人口が法

2. 1. マウス育毛評価実験増加している。毛髪は見た目年齢を大きく左右するためヘ実験には青王丸（Notocactus ottonis）から低温真空抽出

アケア市場における育毛関連の関心は男女問わず高まって法（Yoshimi Medical Farm Co., Ltd.）により得られたセルいる。特に薄毛が及ぼす精神面への影響は深刻で、効果のエキストラクト（N-CE）を用いた。C 57 BL/ 6 J 雄マウスは、ある育毛剤が開発されれば消費者の心身の健康維持・増進

22 ± 2 ℃、6：00 - 18：00、12 時間 / 12 時間の明 / 暗サイにも貢献することから画期的な育毛剤が期待されている。

クルで自由摂取により飼育された。ミノキシジル（MXD）

しかしながら十分な育毛効果が得られ、さらに育毛作用のは脱毛症の治療に使用され、多くの毛髪研究でポジティブ科学的根拠が明らかにされている製品は少なく、化学物質コントロールとして使用されていることから比較として用による副作用などの問題も無視できない課題である。

いた。プロピレングリコール：エタノール：水（5 : 3 : 2）を我々は以前より低温真空抽出法で得られたサボテンセル

Vehicle 対照群（VC）とし、予備実験を行ったところ N-CEエキストラクトの育毛効果に注目してきた。従来の水蒸気10 % 濃 度 で 良 好 な 育 毛 促 進 が 確 認 さ れ た。 よ っ て

蒸留法と比べ溶剤を使用しないので低温真空抽出法で得ら

C 57 BL/ 6 J マウスを N-CE 10 %、MXD 3 %、VC の 3 つのれるセルエキストラクトは 100 % 植物由来であり、安全性グループ（6 匹 / グループ）に分け、雄マウスの背部の毛をの高い育毛剤の素材提供に貢献できると考えている。古来

剃って 1 週間後に再度毛を剃ることで毛周期を合わせ、調より日本の女性たちは髪の美しさを大切にしてきた。美し整試料 200 µL を毎日背部に塗布し観察および写真撮影をい髪はいつの時代も憧れであることから、サボテンセルエ行った。写真画像は ImageJ ソフトウェアを使用し画像解

キストラクトの育毛作用メカニズムや美髪に関与する成分析した。マウスの剃毛領域に対する育毛領域の割合を算出を明確にすることで、美髪ケアも兼ねた育毛商品の開発をし育毛率（%）を測定した。

目指せればと考えている。

2. 2. マウス毛包観察
C 57 BL/ 6 J 雄マウスの背部全層皮膚組織を 4 ％パラホル
Hair Growth Activity and Ingredient
Analysis of Cactus Cell Extract
Junko Shibato
School of Pharmacy and PharmaceuticalSciences, Hoshi University

ムアルデヒド溶液で固定し、PBS に置換した。パラフィンに包埋するために脱水しキシレン浸透させた。5 µm のパラフィン切片をヘマトキシリン／エオシン染色処理後、脱水のち透徹しカバーガラスで封入した。切片画像は、
BZ-X 710 明視野システム（Keyence）によって×20 倍率で− 190 −サボテンセルエキストラクトの育毛作用と成分分析

写真撮影し、画像は ImageJ ソフトウェアを使用し解析しソフトウェア、Perseus および R プログラム）でタンパクた。切片写真の真皮と皮下組織における毛包総数と皮下組質同定ならびに相対定量数値化を行った。その後 VC と比織のみにおける毛包数を測定し、平均毛包数を算出した。

較して発現変動したタンパク質（アップレギュレーション：
Up（ ≧ 2 . 0 -fold）、 ダ ウ ン レ ギ ュ レ ー シ ョ ン：Down（ ≦2. 3. 育毛成分のスクリーニング分析0 . 5 -fold））をリスト化した。

N-CE の育毛成分のスクリーニング法としてメタボロー
ム解析法を採用した。N-CE をエバポレーターで 400 倍に

2. 6. カテゴリー解析

濃縮し、80µLの試料に対し内部標準物質の濃度が 1 , 000 µM

リスト化した遺伝子およびタンパク質の生物学的機能カとなるように調製した 20 µL の水溶液を加えて撹拌し、限テゴリー（エンリッチメント）解析はDatabase for Annotation,外ろ過処理を行った。サンプルは CE-TOFMS（AgilentVisualization and Integrated Discovery（DAVID）v 6 . 8 をTechnologies）、による測定に供した。検出されたピーク用いて行った。

は HMT 代謝物質ライブラリおよび Known-Unknown ラ

3. 結

イブラリに登録された全物質との照合検索を行った。

果

3. 1. マウス実験におけるN-CEの育毛効果

2. 4. マイクロアレイ解析

マウスを用いた育毛実験の調整試料塗布後 14 および 27

マウス育毛評価実験において調整試料塗布後 1 週間ごと日後の育毛領域の割合を Fig. 1 に示した。14 日後では 3 %に 3 週間目までのマウス背部全層皮膚組織をサンプリング

MXD と比較して 10 % N-CE の育毛率はやや低かったが、し−80 ℃で保存した。組織から RNA を抽出し、マイクロ27 日後では 3 % MXD と同程度の高い育毛促進効果が確認

アレイ解析は Whole Mouse Genome オリゴ DNA マイクロできた（Fig. 1）。さらにマウス背部全層皮膚組織の毛包総

アレイキット 4 x 44 K（Agilent）を用い Dye-swap 法により数は 3 % MXD より増加傾向にあることが確認できた（Fig.

VC と比較して発現変動した遺伝子（アップレギュレーシ2）。

ョン：Up（≧ 1 . 5 -fold）、ダウンレギュレーション：Down

3. 2. N-CEの育毛成分分析（≦ 0 . 75 -fold））をリスト化した。

N-CE に含まれる育毛成分のメタボローム解析によるス

2. 5. プロテオーム解析

クリーニング分析の結果から、育毛剤やシャンプーなどの−80 ℃で保存したマウス皮膚組織からタンパク質を抽ヘアケア製品に使用されている物質が検出された（Table

出し、トリプシン消化処理をした。消化サンプルを TMT1）。育毛剤関連ではアデノシン、アゼライン酸、ジベレ

標識し、HLB OASIS カラムで脱塩後、POROS 20 R 2 逆リン酸、プロスタグランジン E 2 の他にリボフラビン、ニ相レジンを使用して 5 - 100 % ACN Buffer（pH 10）で 12 分

コチン酸、パントテン酸、ピリドキサール、ピリドキサミ

画 を 溶 出 し た。Q-Exactive MS 分 析 は UHPLC Dionex

ン、ピリドキシンなどビタミン B 群がスクリーニングされUltiMate® 3000（Thermo Fisher Scientific）を使用した逆た（Table 1）。

相クロマトグラフィーで分離し、データベース（MaxQuantFig. 1

マウスによる育毛実験

Fig. 2− 191 −

マウス背部皮膚組織の毛包数測定実験

コスメトロジー研究報告 Vol. 30, 2022

Table 1

色に関与 11 , 12））が同定された。発現減少タンパク質のカテ

N-CEに含まれる育毛関連代謝化合物

ゴリーはケラチン、鉄結合、アクチン結合があった。

3. 4. 生物学的機能エンリッチメント解析
DAVID ツールにより得られた生物機能解析（FunctionalCategory Term）の結果は有意（p 値≦ 0 . 05）であり、さらに例えば “Signal” や “Activator” というような分類される遺伝子数が膨大になるような Term は省いて Table 2 , 3に示した。MXD による発現増加遺伝子（3 % MXD UP：
Microarray）カテゴリーのトップはケラチンで、角質化、メラニン生合成など毛髪に関与するものが含まれていた。
発現減少遺伝子（3 % MXD Down : Microarray）では筋タンパク、ミオシン、筋小胞体など筋収縮に関与するものが多かった。この結果はタンパク質の場合でもほぼ同じことが確認できた（Table 2）。

3. 3. 育毛関連因子の同定

一 方 N-CE に よ る 発 現 増 加 遺 伝 子（10 % N-CE UP：

マイクロアレイ・プロテオーム解析から得られた発現変Microarray）カテゴリーは免疫、サイトカイン、炎症、ゴ動遺伝子およびタンパク質データの上位 20 を調査した結ルジ体、シトルリン化、ホメオボックスなどがあり、発現果、幾つかの育毛関連因子が同定された。

減少遺伝子（10 % N-CE Down : Microarray）カテゴリーに

3 . 3 . 1. 3 % MXD マイクロアレイ解析

はケラチン、メラニン生合成、筋タンパクなどが含まれて発現増加遺伝子群の多くがサイトカイン、ケラチン、細いた。またタンパク質の場合は発現増加および発現減少の胞接着、細胞増殖のカテゴリーに分類されるものだった。

いずれにおいてもケラチン、筋タンパクが多く含まれてい1）

育毛関連では Lef 1（毛乳頭細胞マーカー ）、Dsg 4（毛包ることが確認できた（Table 3）。

ケラチノサイト細胞接着の重要なメディエーター 2））の発4. 考現増加が確認された。発現減少遺伝子群では筋収縮、鉄恒常性・細胞増殖に分類されるものが多く、その他にオート察MXD では遺伝子およびタンパク質共にケラチン、メラファゴソーム、凝固に関連する遺伝子もあった。

ニンなど毛髪関連が発現増加を示し、筋収縮関連の発現減3 . 3 . 2 . 3 % MXD プロテオーム解析

少が確認された。これは MXD の育毛作用メカニズムとさ塗布から 1 週間目においてはサイトカイン、好中球、ケれている血管平滑筋弛緩（血管拡張）→血流改善→育毛促進

ラチン、血液凝固・フィブリン血餅形成のタンパク質発現が実際に生じた結果によるものと考えられた。しかしなが増加が多く見られたが、２および３週間目ではケラチン関ら N-CE では MXD とは異なるカテゴリーが多く確認でき連が大多数になっていた。育毛関連では Tchhl 1（ケラチノた。成分分析の結果、N-CE には育毛に関与する物質が多サイト増殖、毛髪形成

3 , 4）5））、Tchh（毛幹形成 ）、Padi 3、Padi 1（PADI 1 / 3 を介した TCHH のシトルリン化による数含まれていたことからも、MXD とは異なる育毛作用機序の存在が示唆された。

毛幹分化 6））、Padi 4（毛髪幹細胞再生と増殖の調整 6））の発育毛効果のある成分から検討すると、アデノシンの関与現増加が確認された。発現減少タンパク質においてはいずが考えられた。アデノシンはアデノシン A 2 A 受容体を介れも筋収縮関連が殆どであった。

した血小板内 Cyclic AMP 濃度の上昇による血小板凝集抑3 . 3 . 3 . 10 % N-CE制、血管平滑筋弛緩、血管新生、成長因子促進などが育毛

マイクロアレイ解析

発現増加遺伝子のカテゴリーは、血管新生、オートファ作用とされており資生堂から育毛剤“アデノゲン” が販売さ

ジー、成長・分化、筋収縮、細胞接着が多く、育毛関連はれている。今回の結果では N-CE による凝固関連の減少、

FGF 2（毛包の成長・発達 ）、PAX 6（メラニン形成 ）が血管新生や成長因子の増加は確認されたが、MXD のよう確認された。発現減少遺伝子はサイトカイン、メラノサイな明確な筋収縮関連の減少は確認できなかった。この結果

ト、凝固、鉄恒常性などが多かった。

はアデノシンには血管拡張作用があるが、同時に血管収縮

3 . 3 . 4 . 10 % N-CE作用もあることに起因している可能性が示唆された 13）。

7）

8）

プロテオーム解析

発現増加タンパク質のカテゴリーはエンドサイトーシス、オートファジー、筋収縮があり、育毛関連では Ldb 1（毛9）包幹細胞の維持 ）、Kctd 1（皮膚や髪の発達10））、Myo 5 a（毛次に考えられるのはオートファジーの関与であった。最近ではオートファジー活性化による発毛促進の報告は多数されている。オートファジーを誘発することによって毛包− 192 −サボテンセルエキストラクトの育毛作用と成分分析

Table 2

3％ NXDによる発現変動遺伝子およびタンパク質のカテゴリー解析

Table 3

10％ N-CEによる発現変動遺伝子およびタンパク質のカテゴリー解析− 193 −

コスメトロジー研究報告 Vol. 30, 2022

サイクルの成長期への誘導や成長期の延長をもたらすとさ

Formation Cause Uncombable Hair Syndrome. Am Jれている。さらにオートファジー阻害剤である抗マラリア

Hum Genet. Dec 1; 99（6）: 1292-1304.（2016）剤クロロキンが髪色の変化や脱毛などを誘発する可能性があることも示されている

14）。N-CE によるオートファジーやオートファゴソーム関与因子の発現変動が多く確認されたことから、N-CE はオートファジー誘発による育毛作用

Regeneration and Alopecia. Front Cell Dev Biol. Dec
13; 9: 789676.（2021）
7） Kyung-A Hwang et al., Adenosine stimulates growthof dermal papilla and lengthens the anagen phase byを有している可能性も高いと思われた。

5. 総

6） Kim Vikhe Patil et al., A Hairy Cituation – PADIs in

increasing the cysteine level via fibroblast growth

括factors 2 and 7 in an organ culture of mouse vibrissae

今回のマイクロアレイ解析とプロテオーム解析から

hair follicles. Int J Mol Med. Feb; 29（2）:195-201.（2012）

N-CE による育毛作用は MXD の作用機序とは異なる可能

8） Raviv S, et al., PAX6 regulates melanogenesis in the性が確認できた。今後は膨大なデータを基にさらなる生物

retinal pigmented epithelium through feed-forward

学的な機能の解釈やパスウェイ解析を行うことで N-CE にregulatory interactions with MITF. PLoS Genet. May

よる育毛作用や美髪効果などについて明らかにしていくと

29; 10（5）（2014）

ともに、N-CE と MXD の併用によるより効果的な育毛条

9） Xiaoman Xu et al., Co-factors of LIM domains（Clims/

件の検討を進めることで臨床試験移行に貢献できればと考Ldb/Nli） regulate corneal homeostasis andえている。

maintenance of hair follicle stem cells. Dev Biol. Dec
15;312（2）: 484-500.（2007）（引用文献）

10）Xiaoling Chen et al., The phenotypic characteristics

1） Yi Zhang et al., Lef1 contributes to the differentiationof bulge stem cells by nuclear translocation and crosstalk with the Notch signaling pathway, Int J Med Sci.

of patients with athelia and tooth agenesis. Ann TranslMed. Oct; 9（20）: 1583.（2021）
11）Christen M et al., MYO5A Frameshift Variant in aMiniature Dachshund with Coat Color Dilution andApr 17; 10（6）: 738-46（2013）
2） Kljuic A, et al. Desmoglein 4 in hair follicle

Neurological Defects Resembling Human Griscelli

differentiation and epidermal adhesion: evidence fromSyndrome Type 1. Genes（Basel）. Sep 23 ; 12（10）: 1 4 7 9.

inherited hypotrichosis and acquired pemphigus（2021）

vulgaris. Cell. Apr 18; 113（2）: 249-60（2003）

12）Hui Zhang et al., Novel mutations in the Myo5a gene3） Teruhiko Makino et al., Trichohyalin-like 1 protein
plays a crucial role in proliferation and anti-apoptosis
of normal human keratinocytes and squamous cellcause a dilute coat color phenotype in mice. FASEB J.
Apr;35（4）: e21261.（2021）
13）Joana Beatriz Sousa and Carmen Diniz, The
Adenosinergic System as a Therapeutic Target in thecarcinoma cells. Cell Death Discov; 6: 109.（2020）
4） Wu Z et al., Identification of trichohyalin-like 1, ans1 0 0 fused-type protein selectively expressed in hair

Vasculature: New Ligands and Challenges. Molecules.
May 6; 22（5）: 752.（2017）

follicles. J Invest Dermatol. Aug; 131（8）: 1761-3.（2011）14）Min Chai et al., Stimulation of Hair Growth by Small

5） F Buket Ü Basmanav et al., Mutations in ThreeMolecules that Activate Autophagy. Cell Rep. Jun 18;

Genes Encoding Proteins Involved in Hair Shaft

27（12）: 3413-3421. e3.（2019）− 194 −